• 我的订阅
  • 科技

利用“量子纠缠”提供动力!科学家开发出一种高效量子发动机

类别:科技 发布时间:2023-10-21 17:22:00 来源:IT之家

本文来自微信公众号:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF

太空旅行在很多科幻电影中,已经是特别简单的事了。在电影《流浪地球》中,人类都已能带着地球去流浪了。虽然科幻作品的描写总有些夸张,但是,其实这也不是完全没有科学依据。现在,有一种新技术,有望在未来,带你去茫茫太空看一看。

文 | 梅林

你是不是觉得,现在人类已经实现了太空旅行,去太空看一看没什么稀奇的?现在的航天器主要利用火箭产生的动力飞上太空,登陆月球和火星,甚至飞到太阳系的边缘。但如果想要飞出太阳系,去太空深处旅行,火箭似乎就不大好用了。用火箭提供动力的航天器,哪怕是现在最快的太空飞船,飞到距离地球最近的星系,也得 80000 年的时间。

为此,一些科学家想到了离子发动机技术。他们认为,离子发动机能让航天器飞得更快,只需大约 100 年就能飞到银河系外,离我们最近的星系。

为什么选择离子发动机?

科学家之所以选择离子发动机,是因为它有火箭发动机所没有的优点。

在火箭发动机中,一些容易燃烧的化学物质,比如氢,和氧气一同燃烧,产生大量高温高压的气体。这些气体从喷口喷出,为航天器提供动力。离子发动机的基本原理与火箭发动机完全一样。离子发动机利用电场为离子加速,然后将高速运动的离子从喷口喷出,推动航天器运动。

从燃料效率方面来看,火箭把燃料蕴含的能量转化成推力的效率并不高,只有 35%,而且燃料消耗得快,这就限制了航天器的飞行距离。否则,就必须携带大量的燃料,这样反倒不利于航天器的长途太空旅行。而离子发动机与火箭相比,虽然产生的推力很小,而且加速又慢,但离子发动机的燃料消耗得也慢,因此只需很少的燃料就能飞行更长的时间,更远的距离。

现在,离子发动机已经在航天领域有了广泛的应用。科学家希望,把离子发动机也应用在飞机上。2018 年,麻省理工学院(MIT)的空气动力学家史蒂文・巴雷特(Steven Barrett)带领的团队试验了一种用离子发动机驱动的飞机。飞机靠橡皮筋弹射起飞,在空中平稳飞行了 55 米,历时 12 秒。不过,在实验室里测试的飞机都很小很轻,目前科学家还没有办法造出一种离子发动机,让更大更重的飞机飞起来。

现在看起来,离子发动机仅仅停留在理论层面。最近的一项新成果,让量子发动机看起来比离子发动机更具可行性。

利用“量子纠缠”产生动力

近期,日本冲绳科学技术大学院大学、德国凯泽斯劳滕大学和斯图加特大学的科学家,利用量子力学原理设计并制造出了一种量子发动机。与传统发动机不同,这种量子发动机不依赖化石燃料的燃烧产生能量,提供动力。这与离子发动机是一样的。

那么,量子发动机是怎样利用量子力学原理工作的呢?根据量子特性的差异,自然界中的所有粒子可以分为玻色子和费米子两种。在温度非常低的时候,玻色子比费米子的能态更低。量子发动机就是利用粒子在这两种能态之间的转换,来产生动力的。

利用“量子纠缠”提供动力!科学家开发出一种高效量子发动机

在量子发动机中,费米子和玻色子这两种能态不同的粒子的量子特性不同。其中,费米子的体积更大,因此这两种粒子的相互转化就能产生动力。(图片来源:Mirijam Neve, OIST)

传统发动机依靠燃料燃烧产生热量来工作,其间大部分热量都浪费掉了,真正用于提供动力的热量很少,但在量子发动机中,不依赖于热量,也就没有如此大的能量浪费,效率更高,还更环保(不使用化石能源、不释放热量)。而与离子发动机相比,量子发动机产生的动力又足够强劲,未来利用量子发动机推动飞机、汽车、航天器等更具可行性。

广告声明:文内含有的对外跳转链接(包括不限于超链接、二维码、口令等形式),用于传递更多信息,节省甄选时间,结果仅供参考,IT之家所有文章均包含本声明。

以上内容为资讯信息快照,由td.fyun.cc爬虫进行采集并收录,本站未对信息做任何修改,信息内容不代表本站立场。

快照生成时间:2023-10-21 21:45:05

本站信息快照查询为非营利公共服务,如有侵权请联系我们进行删除。

信息原文地址:

...很重要,玻色子的能态比费米子低,这种能量差可用来为发动机提供动力。量子引擎不像传统引擎那样周期性地加热和冷却气体,而是通过将玻色子转换为费米子然后再转换回来的方式工作。OIS
2023-09-28 01:31:00
“九章三号”刷新世界记录,多国加速布局,量子计算为何受重视?
...技术比作一架飞机,那么量子计算技术则是这架飞机的“发动机”。 量子计算作为一种调控量子信息单元进行计算的新型计算模式,具有强大的并行计算能力,能够突破经典计算极限,对密码破
2023-10-11 15:46:00
颠覆人类认知的科学理论,每一个都让人感到不可思议!
...运动似乎总是需要外部力量的推动,例如汽车的行驶需要发动机的动力,篮球的飞行需要我们的投掷力。但在微观尺度上,粒子的运动却表现出与宏观世界截然不同的特性。根据牛顿第一定律,如果
2024-09-09 10:36:00
量子计算,未来不可限“量”(瞰前沿)
...科技比作一架“飞机”,那么量子计算就相当于飞机的“发动机”,量子通信就相当于飞机的“无线电”,量子测量就相当于飞机的“雷达”。量子计算是利用量子技术获取更强算力,量子通信是利
2025-01-11 06:34:00
...讲解图全讲明白了高耸入云的太空电梯、喷着蓝光的行星发动机、洞悉一切的量子计算机……电影《流浪地球2》再次带来的大量硬科技元素,令观众大呼过瘾,也给孩子们带去很多问号:“太空电
2023-01-30 01:15:00
向极综合交叉发力,驱动创新加速跑(新知·把握科学研究新趋势)
...的科研工作,他以自己的研究为例。原本团队需要为航空发动机某一关键部件研制40多个零件,受益于3D打印技术,许多零件都能实现一体化设计制造,如今只需制造7个零件就能达到同样性能
2024-10-21 06:45:00
《流浪地球2》,这些科技离我们不远
...科技”持续热映。即便看不懂《流浪地球2》设定中行星发动机所依赖的重核聚变、月球坠落危机时的洛希极限等硬核概念,影片中展示的太空电梯、机器狗、量子计算机等高科技设备也依然充满新
2023-01-30 09:00:00
“量子热机”研发引关注
...烧化石燃料驱动活塞的内燃机则出现在19世纪。例如汽车发动机就是燃烧气化后的燃料、使空气受热膨胀推动活塞运动,将热能转化为机械功。法国物理学家卡诺提出的“卡诺热机”概念被认为是
2023-12-04 18:07:00
...25日电 (记者 吴兰)禁闭是一类非常有趣的物理现象。中国科学家近日首次观测到准粒子禁闭到非禁闭之间转化的微观动力学过程,发现调控其禁闭与非禁闭状态的开关密码。这一在超冷原子
2024-12-25 15:58:00
更多关于科技的资讯:
安全生产是企业的“定盘星”,科技创新是安全的“护航舰”,职工健康是发展的“压舱石”。在生产线粉尘防治这一安全生产难题面前
2025-10-14 07:06:00
南京北站率先应用“智能模板无人工厂”算法是“图纸”,数据为“建材”南报网讯(记者何钢通讯员宁建轩)“机器人工友”精准协作
2025-10-14 07:33:00
乘“数”而上,构筑竞争新优势——河北以数字经济赋能高质量发展(二)3组数据,见证河北数字产业发展的澎湃动能——综合算力指数连续2年排名全国第一
2025-10-14 08:01:00
厦门网讯(厦门日报记者 沈彦彦)近日,厦门市商务局、厦门市财政局联合印发《厦门市促进直播电商产业园(基地)高质量发展扶持办法》(以下简称《扶持办法》)
2025-10-13 08:47:00
牢记嘱托 感恩奋进—— 安徽往前赶 | “风神之眼” 开启智慧送风时代 美博助推安庆宜秀“智造” 出海
大皖新闻讯 “人在哪,风就到哪!”10月10日,“牢记嘱托 感恩奋进 —— 安徽往前赶” 集中采访团走进安庆市宜秀区美博集团安庆智能化制造基地
2025-10-13 09:51:00
近日,在中国人民银行雄安新区分行指导下,中国银行河北雄安分行推动数字人民币硬钱包在雄安新区容东片区南文营社区食堂正式启用
2025-10-13 10:13:00
广州:“以税赋能”提振消费 黄金假期“好旺好彩”
羊城焕彩,共贺金秋。今年国庆假期与中秋佳节“快乐叠加”,又恰逢十五运会举办的冲刺阶段,广州旅游、餐饮、零售等消费场景迎来多轮热潮
2025-10-13 10:21:00
网友新手机号意外登录李玟账号,网易云回应
10月11日,有网友发文称,使用新办理的手机号注册网易云音乐时,通过短信验证码直接登录了歌手李玟的账号。登录后,该网友还能在账号后台看到粉丝们发来的怀念私信
2025-10-13 10:34:00
雷军开启小米汽车高原测试,回应没舍得买8000元的小刀
10月12日,小米创办人,董事长兼CEO雷军微博发文:我们测试车队来到了盘龙古道,海拔3500多米,连续急弯的山路,30公里山路超过600多个弯路
2025-10-13 10:35:00
果立方郑州突围记:新消费品牌如何在中原大地完成势能跃迁
河南,一种新的入场规则过去,新消费品牌的“入场券” 似乎必须由北上广深来颁发:要在北上验证市场,因为这里聚集着引领潮流的年轻人
2025-10-13 11:01:00
2025 VDC安全与隐私分会:技术持续创新,夯实安全地基
2025年度vivo开发者大会于10月10日成功举办。此次大会以“同心•同行”为主题,开设主会场及11大分会场。其中,在安全与隐私分会上
2025-10-13 11:04:00
齐鲁晚报·齐鲁壹点 李可 通讯员 马传哲近日,在郓城农商银行重点行业营销专项汇报会上,某支行行长对升级后的智慧服务平台赞不绝口
2025-10-13 11:09:00
据央视新闻报道,全国首张“职业弹幕人”罚单近期落地:北京市市场监管局对一家销售“燃咔果冻”的生物科技公司开出10万元罚单
2025-10-13 11:14:00
海尔空调双11将推可感知呼吸、可一键托管等新发明
与利物浦、巴黎圣日耳曼并肩,和中国女排同行!当竞技精神遇上空气科技,海尔空调以“可触摸、可感知”的千人“众测”开启双11
2025-10-13 11:39:00
填补空白!海尔智能门锁主导的《AI智能锁》团体标准发布
随着人工智能飞速发展, AI智能锁正成为市场新宠。奥维云网公布的消费者调研数据显示,超60%的用户愿为了AI智能锁而加价买单
2025-10-13 11:40:00